JVM相关概念

JVM，全程Java Virtual Machine，是java虚拟机的意思！

 

是一个类似计算机的存在，是在计算机上模拟真实计算机运行的平台，它代替Java代码和各种计算机设备之间的交互！

Java程序把代码翻译成字节码交给虚拟机，虚拟机会将其解释成设备能识别的机器指令交给设备，

是一个中间层的概念！

 

相关概念

JRE/JDK/JVM 三者之间的关系

JDK：是Java开发工具包，开发者用起进行编译、调试，他本身也是一个Java程序

JRE：是Java运行环境，所有Java代码必须在jre环境内执行

JVM：是JRE的一部分，可跨平台

 

JVM内存结构

 

 

上面只是JVM的一种规范模型，具体每个模块都是啥意思，JDK1.7，1.8又是怎么实现的，下面会细说

 

内存概念模型

堆：存储各实例对象，属于线程共享

 

 

方法区：存储已被虚拟机加载的类信息、常量（静态常量池、运行时常量池）、即时编译器编译后的代码等数据，属于线程共享。

类信息：类的版本、字段、方法、接口和父类等信息

运行时常量池：存储的是类加载时生成的直接引用等信息。

静态常量池：主要存储的是字面量，以及符号引用等信息，也包括了我们说的字符串常量池

 

虚拟机栈：由一个一个的栈桢组成，每个Java方法从运行到结束都意味着一个栈桢从入栈到出栈的过程（这对方法递归的理解有所帮助），栈桢存储的是：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息 ，属于线程私有。

 

本地方法栈：和虚拟机栈功能类似，只不过他适用于Java调用一些native方法，属于线程私有。

比如 System.currentTimeMillis();

native 方法是 Java 中声明，由操作系统中具体方法实现

 

程序计数器：每个形成都有一个自己的程序计数器，记录的是下一条需要执行的字节码指令，也就是说记录了程序该走哪一步，线程停止程序停在了哪一步，下一次唤醒应该从哪一步走起；分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成

属于线程私有。

我们知道Java并不能直接执行，他需要被编译成JVM指令，然后在虚拟机中被调用给到机器执行，但其实这些指令也不能直接交给CPU去执行，他们需要被解释器解释成一个一个的机器码然后交给CPU去执行，所以计数器记录的也就是一条条指令的地址！

比如下面例子中的左侧是JVM指令，右侧是相应的源代码。

 

0: getstatic #20 // PrintStream out = System.out;

3: astore_1 // --

4: aload_1 // out.println(1);

5: iconst_1 // --

6: invokevirtual #26 // --

9: aload_1 // out.println(2);

10: iconst_2 // --

11: invokevirtual #26 // --

14: aload_1 // out.println(3);

15: iconst_3 // --

16: invokevirtual #26 // --

19: aload_1 // out.println(4);

20: iconst_4 // --

21: invokevirtual #26 // --

24: aload_1 // out.println(5);

25: iconst_5 // --

26: invokevirtual #26 // --

29: return

执行流程加上程序计数器后的样子

比如拿到了第一条getstatic指令，交给了解释器，解释器把他变成机器码，

然后再交给CPU运行，但是在与此同时，他就会把下一条指令即下面的astore_1

指令的地址即把3放入程序计数器。

所以等第一条指令执行完了以后，解释器就会到程序计数器里去取下一条指令，

根据地址3再找到下调指令astore_1，然后再重复刚才的过程。

当然，在执行3这条指令的时候，再把3的下一条即例子中的4存入程序计数器。

总之，他记录了下一个JVM的指令地址。

所以，如果没有程序计数器，他就不知道接下来该执行哪条命令了，这是程序计数器的基本作用。

 

现在来说下不同产品对JVM内存模型的不同实现

这里主要区别我觉得是方法区的实现

在HotSpot虚拟机，就会常常提到 永久代，这个词。HotSpot虚拟机在 JDK8前用永久代实现了方法区，而很多其他厂商的虚拟机其实是没有永久代的概念的。在JDK8中，已经用元空间来替代了永久代作为方法区的实现了，然后在JDK1.7已经对元空间做了变动，已经把 常量池 迁移到了堆空间进行存储！1.8在这一基础上彻底废弃了永久代，将这一概念变成了元空间，并且直接放到了内存进行存储！

 

垃圾回收：

什么是垃圾

没有用的对象就是垃圾，那问题就是如何判断没有被引用呢？

方法一：引用计数法，一个对象被引用的时候引用次数就+1，引用次数为0的认为就是垃圾对象，但这样会产生互相引用，会导致这俩永远都不会被认为是垃圾（非法抱团）

方法二：可达性分析法，简单说就是和GC Roots对象没有关系的就都是垃圾，那GC Roots是啥呢？比如上面提到的栈桢，那里面就有引用，栈顶的栈桢一定是当前执行的程序，那里面的引用肯定有用，这就可以是GC Roots，也就是说和他扯上关系的一个不能动！

GC Roots还有：本地方法栈中的引用、方法区中静态属性引用的对象、方法区中静态常量池中引用的对象。

 

 

有哪些垃圾清除方式

标记清除：识别到是垃圾标记下，然后直接清除即可,这种办法简单粗暴，但是会造成碎片问题，假如有20MB，我已经清除了10MB，但可能由于空间很分散，一块一块的，就可能会导致我一个需要连续1MB存储空间的对象都放不下，这就是碎片问题！

这个能避免吗？

 

复制算法：我把空间分两个区域，每次只用其中一个区域，需要清理的时候把活对象复制到另一个区域，再清空垃圾，这不就没有碎片了

吗？这样虽然没有碎片问题，但其实内存利用率也不高，归根揭底和标记清除都有着内存利用的短板

 

标记-整理：我不需要划分空间，我给碎片移动到一起不就行了，每次我标记好，完事把活着的移动到一端，再进行清理就OK了，不过这显然有些慢的

没有完美的方法？是的，好像是没有，毕竟这个空间换时间，时间换空间 ，这词语不是平白捏造的.....,但是按特性分配劳动力往往也能解决一些事情

 

下面来聊聊我自己的看法

先聊下Java对象，正常情况下我们所创建的很多对象，也就只用那一会的，所以说很多对象都是朝生夕死的，这些实例可以说是产的多死的快，所以这就意味这需要频繁的进行垃圾清除，但是也一定是有一些相对长期存在的对象。

那综合上述实例特点和三种算法比较：

1、对于朝生夕死的对象，使用第三种应该是不合适的，因为它需要频繁移动，效率低。那再看第一种，由于多，那好像也很容易产生碎片，折中好像只能取第二个！第二种用率低，但是我们可以只要一小部分内存，大不了我们先把大对象单独拿出来，很大的对象应该也很少吧。另外我们再想想，大部分（98%）朝生夕死，小部门一次清理中能留下来，总感觉可以用很小的空间就能给他存下来，那我们就划分一小部分，那就假设出来一小部部分。

现在我们可以想象有两块 大A，小b：

一开始把对象都存到大A，等到清理的时候，把活的移动到小b，然后清空大A内存，之后再把对象都往大A里放，之后再清除，等等，此时好想需要清除两部分，而且没有第三个空间可以用了，那就再造个第三空间吧，想一想，这个第三空间应该多大？显然只需要很小，因为我存储的也只是存活的！

现在我们可以想象有三块了， 大A，小b，小c

接着上面等等来，两块全部标记之后，把活的全移动到小c内，再把大A和小b 清空，这样下次清理又有一个空白内能用，好像挺不错的哈

2、那再看长期存在的，没啥说的，就用第三种了，虽然慢但是我不频繁！那上面说的大对象咋办呢？大对象，那碎片问题应该可以忽略不计的，因为比你小的对象一定是占大多数的！你被清理了腾出来的空间一定是很大的，我再时不时用第三种整理下，这样好像真的很不错！

这样综合来看，我们好像可以把内存分为四个区域（大A 小b 小c 存长期和大对象的）

 

然后再看下JVM的堆内存模型，，，哎，居然和他一样啊，没错就是一样，因为我就是根据那个自己假设的，，，，

 

 

清除过程：第一次清除之前，from和to 都是空的，老年代不一定是空的，因为就像上面说的，如果一个对象足够大会直接进入老年的，i第一次清除，会整理Eden区，把存活对象放到from

第二次清除，会整理Eden区和from区，然后把存活的放入to区，清空from，然后from和to再互换身份，也就是说第一次之后，from总是存放对象的，to总是空的！

之后的每次清楚就会循环第次清楚的步骤！

进入老年代的情况：

1、Eden园区存不下，进行清理，清理之后from区也放不下，那此时就会启动担保机制，使一些对象进入老年代

2、对象够老，也就是上面自已YY的长期对象，怎么判断够老？每次进行from-to转移时，把存活的都给他+1，默认活过15次清除进入老年代

 

两个GC概念

Minor GC：年轻代垃圾清除

 

Full GC：老年代垃圾清除（可手动：System.gc）

 

具体有哪些清除工具

个人认为理解几个概念就行

有针对上述各个算法实现的，有在清楚时会让业务线程全部暂停的，有和业务线程并发执行的

 

串行垃圾收集器

Serial和Serial Old，一般两者搭配使用。

新生代采用Serial，是利用复制算法；老年代使用Serial Old采用标记-整理算法。

-XX:+UseSerialGC开启串行垃圾回收器。

 

并行垃圾收集器

ParNew：Serial收集器的多线程版本，默认开启的收集线程数和CPU数量一样，运行数量可以通过修改ParallelGCThreads设定。用于新生代手机，复制算法。

用-XX:+UseParNewGC,和Serial Old收集器组合进行内存回收。

 

G1从整体看还是基于标记-清除算法的，但是局部上是基于复制算法的。

 

4、垃圾清除落地实现